基于知识的管路布局自动评价技术

针对复杂机电产品中的管路布局优化难题,提出一种基于知识的管路布局自动评价方法。该方法基于知识的一阶谓词逻辑表达方式,对管路布局设计工程约束进行知识建模,在此基础上建立了管路的评价体系,提出基于应用服务提供商的管路布局设计自动评价算法,实现了基于知识的管路布局自动综合评价。设计并开发了基于知识的管路布局自动评价软件模块,并以某型号发动机液压管路系统为例进行实例验证,证明了所提方法的正确性。     

基于LTL-PRM算法的分支管路自动布局方法

针对非正交分支管路的自动布局问题,提出一种基于局部二次学习概率路径图算法(LTL-PRM)的分支管路自动布局方法,该方法首先采用回溯算法计算出端点之间的最小斯坦纳树,并对其中的斯坦纳点位置进行优化处理,从而获得管路系统的分支点位置,在此基础上通过局部二次学习构建路径图,并利用DIJKSTRA算法搜索出各分支管路的最短路径,最后对搜索出的路径进行优化,从而获得分支管路的最终布局结果。基于此方法,开发了管路自动布局设计软件系统并进行了实例分析,验证了该方法的可行性。     

基于改进A*算法的管路自动布局设计与优化方法

针对复杂机电产品中的管路布局效率低且依赖于经验的问题,提出一种基于改进A*算法的管路自动布局设计与优化方法。分析了布局过程中的工程约束,并对布局空间进行了栅格化处理;提出以A*算法作为路径搜索算法,通过构建基于长度、折弯数和方向的启发式函数,并通过改进安全性和安装固定等特定约束实现了管路路径的自动搜索。在得到初始路径后,采用二分思想对路径节点进行筛选,提出面向可制造性约束的路径优化方法,从而使布局设计结果满足可加工性要求。开发了管路自动布局设计与优化系统,并进行了算例测试与实例分析,验证了所提方法的可行性。     

基于萤火虫算法的管路系统布局序列优化技术

针对复杂机电产品中的多根管路布局设计与优化问题,提出一种基于萤火虫算法的管路布局序列优化方法。该方法以长度、折弯数和流阻为综合优化目标,结合布局过程的约束条件建立了优化模型;对萤火虫算法进行离散化,重新定义萤火虫的间距和个体更新机制,使其适用于序列规划问题的求解;提出一种确定性和随机性相结合的方法生成初始种群,以含免疫记忆的A*算法求得路径,同时采用混合种群迭代更新策略,通过更新精英解集获得全局最优解。设计并开发了原型系统,以旅行商问题为例对算法效率进行了测试,并将所提方法应用到某产品的液压管路布局上,验证了所提方法的可行性。     

LNG加气站管路布局多目标优化研究

针对液化天然气(Liquefied natural gas,LNG)加气站管路具有常温安装,低温、内压、大范围温度波动下运行的特点,为降低管路建设与运行成本、提高安全性,提出了一种基于非支配解排序多目标遗传算法的LNG管路布局优化设计方法。该方法通过引入传递矩阵法建立简化模型,实现对管路受力变形情况的快速有效分析,进而可对管路进行综合评价。为了在符合工程规则的前提下完成最小化长度、弯头数、流阻损失以及受力变形的管路布局,基于遗传算法建立了LNG管道优化模型,使用多目标优化方法得出了在路径短、能耗低、安全性高等方面达到帕累托最优的布局方案。最后,在不同工况下对优化所得管路布局方案进行热-结构耦合分析,以确保其能够安全可靠运行,并验证该方法的正确性及有效性。     

基于SHO-NSGA混合算法的飞机油舱管路自动布局方法

针对飞机油舱内部管路路径规划问题,提出一种基于改进斑鬣狗算法的飞机油舱管路自动布局方法。为了提高斑鬣狗算法的全局搜索能力以及收敛速度,在种群进化过程中引入扩散搜索机制对迭代过程中最优解进行扩散,以达到提高全局搜索能力的目的;在算法迭代后期引入深度包围机制,使其在最优解中随机搜索以提高算法的收敛速度。采用栅格法构建敷设空间数学模型,以管路路径最短为优化目标,以管路路径不与障碍物发生干涉、管路折弯角度及管路折弯半径为约束,建立管路布局优化数学模型。进一步,考虑管路的支臂布局问题,以支臂总长和支臂姿态作为支臂布局双目标优化函数,运用遗传算法NSGA-Ⅱ对管路支臂布局方案进行编码生成初始个体,设计交叉、变异规则,求解管路支臂布局的Pareto解集,进而获得管路支臂布局方案。最后,通过数值算例及管路敷设仿真验证所提方法的有效性。     

虚拟环境下的管路布局设计技术

针对机电产品中管路系统的重要性和手工布管的缺点,提出了一种基于柔性导管模型的虚拟环境下管路布局设计方法.为了精确定位导管.提出基于位姿控制点的柔性导管建模技术.在该技术中,导管的形状和空间位姿可以通过位姿控制点实时调整和改变;利用自动生成和交互式调整两种导管布局方式,实现导管快速布局.为了提高管路附件的装配效率,开发了基于特征的管路附件的自动装配技术.在布局过程中综合利用了管路工程知识与规则,以保证布局结果的工程合理性.通过对管路布局结果进行数据后处理,生成导管加工统计信息和各种报表,以支持现场生产.     

火箭贮箱管路自动布局及优化设计方法

针对火箭贮箱管路设计效率低且依赖人工经验的问题，提出一种基于改进快速扩展随机树(RRT)算法和粒子群(PSO)算法的管路自动布局及优化设计方法。利用RRT算法进行管路路径规划，并建立管路的初始控制点模型；由于规划过程中无法考虑流阻和制造能力等工程要求，在此基础上，考虑管路的折弯角度、折弯半径及长度等几何参数对流阻的影响，以最小流阻作为优化目标，建立管路的优化模型，采用PSO算法对管路进行优化；最后以火箭贮箱的箱间段管路为对象，通过仿真验证所提方法的有效性。     

一种集成工程规则和卡箍调整的启发式布管算法

针对航空发动机外部管路布局规则多且效率低的问题，提出一种集成工程规则和卡箍调整的启发式布管算法。首先，在敷设层面内建立管路端口间的测地线方程，基于测地线建立路径的基准节点；其次，基于工程规则设计启发式搜索策略，快速求解符合工程规则的可行路径；在此基础上，为了使多管敷设方案满足双联卡箍约束，通过空间几何方法建立卡箍位姿变换方程，对多管敷设方案进行优化调整，实现基于双联卡箍约束的成束敷设。最后，通过多个敷设算例验证了该算法的可行性和高效性。     

基于改进多目标人工蜂群算法的航空发动机管路智能布局方法

针对航空发动机管路布局目前存在的问题,一种基于改进多目标人工蜂群算法的航空发动机管路智能布局方法被提出。在该方法中,首先以管路长度最短、弯头数最少和流阻最小为优化目标,将管路弯曲半径、夹角、直线段长度、距离、贴壁以及跨度约束作为约束条件,建立航空发动机管路多目标布局优化数学模型。进一步,基于约束违背度理论、混沌算法和A*算法,并结合雇佣蜂变长度邻域搜索、跟随蜂指数排序选择、侦查蜂自适应邻域搜索,设计出应用于航空发动机管路智能布局的改进多目标人工蜂群算法,从而实现了航空发动机管路布局的多样性和智能化,提高了管路布局质量和效率。最后,以标准测试函数为例对算法性能进行测试,并通过实例研究验证所提方法的可行性。     

Group-based multiple pipe routing method for aero-engine focusing on parallel layout

External pipe routing for aero-engine in limited three-dimensional space is a typical nondeterministic polynomial hard problem, where the parallel layout of pipes plays an important role in improving the utilization of layout space, facilitating pipe assembly, and maintenance. This paper presents an automatic multiple pipe routing method for aero-engine that focuses on parallel layout. The compressed visibility graph construction algorithm is proposed first to determine rapidly the rough path and interference relationship of the pipes to be routed. Based on these rough paths, the information of pipe grouping and sequencing are obtained according to the difference degree and interference degree, respectively. Subsequently, a coevolutionary improved differential evolution algorithm, which adopts the coevolutionary strategy, is used to solve multiple pipe layout optimization problem. By using this algorithm, pipes in the same group share the layout space information with one another, and the optimal layout solution of pipes in this group can be obtained in the same evolutionary progress. Furthermore, to eliminate the minor angle deviation of parallel pipes that would cause assembly stress in actual assembly, an accurate parallelization processing method based on the simulated annealing algorithm is proposed. Finally, the simulation results on an aero-engine demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed method.     

自升式钻井平台设计专家系统的研究与应用

研究了自升式钻井平台设计知识库构建技术和专家系统推理分析技术,建立了自升式钻井平台实例库、规则库和综合数据库,编制了自动知识库获取程序,并将研发的设计专家系统应用于自升式平台的方案设计,提供的平台实例库、规则库、综合数据库以及推理分析程序为自升式钻井平台的方案设计提供了技术支持,可显著提高平台的设计效率,具有工程实用价值。     

基于生产流程的船舶管加工车间信息模型的研究

对数字化造船管加工车间生产流程及现状进行研究,以信息化造船为重点,进行管加工车间信息模型体系的分析,并建立管加工车间数据中心。结合船舶管系的设计和制造特点,分析船厂管子加工车间对管子数据的要求,建立适应数字化造船的基于TRIBON的管系产品数据库,该数据库能实现数据导入、托盘表生成、数据查询功能。基于生产流程的船舶管件数字化加工车间信息模型,对于现阶段处于向数字化造船模式转变中的企业,有一定的实际参考价值。     

基于GSM的公寓自动报警系统设计

针对大学校园学生公寓安全问题,设计一种基于GSM模块公寓智能自动报警系统。采用红外对管对射式光电开关作为信息采集探头,宏晶科技的STC12C5A系列单片机作为中央处理器,融合成熟稳定的GSM无线通信技术,根据获取的信息决定控制GSM模块是否发送报警信息。     

电子设备仿真模型自动构建与验证

文中针对电子设备结构设计与性能仿真过程中存在的建模效率低、仿真模型的精度低、仿真知识的积累和重用不够等问题,研发了基于商业仿真软件的复杂电子设备仿真模型自动构建平台。该平台采用仿真特征识别与简化、印制电路板（Printed Circuit Board, PCB）模型自动构建和元器件库集成管理技术,实现CAD/CAE 仿真模型的自动构建。最后通过典型电子设备进行了动力学与散热分析应用验证。结果表明,该平台可以显著提高复杂电子设备仿真模型的建模效率、建模准确度和仿真精度。     

机构创新设计经验知识库建库技术

提出了一种创新设计经验知识库建库方法,它可以将设计实例及经验转换成专家系统可识别的知识表达形式并存储起来,为机构创新设计过程提供计算机支持.首先给出了经验知识库的建库流程,然后介绍了若干建库关键技术,最后分别针对无轨迹信息的机构和有轨迹信息的机构阐述其建库方法并给出了相应实例,实例表明了这种建库技术方法具有简单易行的优点.     

基于XML的CAPP自动汇总研究

针对CAPP系统复杂的工艺汇总问题,提出了一种基于XML数据描述的CAPP系统,并设计了一种类似“Native-XML数据库”的存储方式,把工艺卡片中的大部分信息以XML原始格式存储,将工艺卡片的关键信息抽取出来以字段的形式存储,减少了存储实现的难度,使工艺汇总人员能够方便、快捷、准确地检索数据源,实现CAPP信息的自动汇总。     

由产品设计知识生成故障诊断与维护知识的方法

提出了利用产品设计阶段知识生成产品诊断与维护知识的思想,阐述了利用产品设计知识生成产品的诊断与维护知识的意义。在基于PDM等工具的能涵盖产品诊断与维护等需求全生命周期的新数据模型、由设计知识获取诊断与维护知识的方法、从产品结构树生成产品故障树的方法等三个方面进行初步研究。最后,以列车自动门为例进行分析。     

无缝钢管生产的多规则调度仿真优化研究

无缝钢管生产由热加工与冷加工组成,热加工有很强的连续性,而冷加工过程具有可重入现象,单一规则或局部规则调度很难解决此类问题。提出多规则组合仿真优化方法,从无缝钢管的生产特点入手,寻找到关键决策点,在Arena仿真环境下设计调度规则模块库和系统参数水平集合;采用柔性化仿真建模技术,将仿真模型分为功能模块、控制模块,构建无缝钢管生产系统的仿真模型;以平均生产周期为目标,利用TS算法优化无缝钢管生产系统的调度规则组合及相关参数水平,实例证明方法有效.     

基于适应性装配特征的自动装配技术研究

装配设计是现代CAD技术中的一个重要组成部分,但其中对零部件自动装配的研究还相对薄弱。笔者在研究参数化设计和装配建模的基础上,提出了基于适应性装配特征的零部件自动装配方法,根据适应性装配特征来确定零部件间装配关系和装配对象的主参数,以便适应调整装配对象姿态、完成自动装配、提高装配设计的速度和效率。根据以上研究开发的基于CATIA平台的导管焊接夹具自动装配模块,验证了该方法的有效性和实用性。